做网站廊坊,软件设计学什么,福州网站设计哪里建站,石龙东莞网站建设最近有几个学生粉丝后台私信我#xff0c;让我说说交换机与 VLAN。我在阅读这几个粉丝私信中发现一个有趣的现象#xff0c;那就是吐槽大学计算机网络课程的晦涩枯燥#xff0c;而不是去深层次解释协议出现的原因或者用来去解决什么问题。帅天今天就和大家聊聊交换机与 VLAN…最近有几个学生粉丝后台私信我让我说说交换机与 VLAN。我在阅读这几个粉丝私信中发现一个有趣的现象那就是吐槽大学计算机网络课程的晦涩枯燥而不是去深层次解释协议出现的原因或者用来去解决什么问题。帅天今天就和大家聊聊交换机与 VLAN 到底是为何而来是为了解决什么问题而出现的。在说这个之前大家首先可以想想前一章提到的 Hub 集线器仔细的思考一下 Hub 有什么巨大的缺点Hub 的问题使用 Hub 这种组网的方法一旦机器数目增多问题就出现了。因为 Hub 是广播的不管某个接口是否需要所有的 Bit 都会被发送出去然后让主机来判断是不是需要。这种方式路上的车少就没问题车一多产生冲突的概率就提高了。而且把不需要的包转发过去纯属浪费。看来 Hub 这种不管三七二十一都转发的设备是不行了需要点儿智能的。因为每个口都只连接一台电脑,这台电脑又不怎么换 IP 和 MAC 地址只要记住这台电脑的 MAC 地址如果目标 MAC 地址不是这台电脑的这个口就不用转发了。交换机工作原理二层交换机的出现就是为了解决这个问题。我们结合下图看一下二层交换机的工作原理如上图所示两台交换机连接着三个局域网每个局域网上都有多台机器。如果机器 1 只知道机器 4 的 IP 地址当它想要访问机器 4把包发出去的时候它必须要知道机器 4 的 MAC 地址。机器 1 发起广播机器 2 收到这个广播但是这不是找它的所以没它什么事。交换机 A 一开始是不知道任何拓扑信息的在它收到这个广播后采取的策略是除了广播包来的方向外它还要转发给其他所有的网口。于是机器 3 也收到广播信息了但是这和它也没什么关系。交换机 B 也是能够收到广播信息的但是这时候它也是不知道任何拓扑信息的因而也是进行广播的策略将包转发到局域网三。这个时候机器 4 和机器 5 都收到了广播信息。机器 4 主动响应说这是找我的这是我的 MAC 地址。于是一个 ARP 请求就成功完成了。在上面的过程中交换机 A 和交换机 B 都是能够学习到这样的信息机器 1 是在左边这个网口的。当了解到这些拓扑信息之后交换机会维持一个转发表用来记录。当机器 2 要访问机器 1 的时候机器 2 并不知道机器 1 的 MAC 地址所以机器 2 会发起一个 ARP 请求。这个广播消息会到达机器 1也同时会到达交换机 A。根据之前记录的转发表信息这个时候交换机 A 已经知道机器 1 是不可能在右边的网口的所以这个广播信息就不会广播到局域网二和局域网三。当机器 3 要访问机器 1 的时候也需要发起一个广播的 ARP 请求。这个时候交换机 A 和交换机 B 都能够收到这个广播请求。交换机 A 当然知道机器 1 是在左边这个网口的所以会把广播消息转发到局域网一。同时交换机 B 收到这个广播消息之后由于它知道机器 1 是不在右边这个网口的所以不会将消息广播到局域网三。当交换机作为一个关卡一样过了一段时间之后。就有了整个网络的一个结构了。这个时候,基本上不用广播了。全部可以准确转发。当然每个机器的 IP 地址会变所在的口也会变因而交换机上的学习的结果我们称为转发表是有一个过期时间的。交换机环路问题随着办公室越来越大交换机数目肯定越来越多。当整个拓扑结构复杂了这么多网线绕过来绕过去不可避免地会出现一些意料不到的情况。其中常见的问题就是环路问题。看下面一张图当两个交换机将两个局域网同时连接起来的时候。你可能会觉得这样反而有了高可用性。但是却不幸地出现了环路。出现了环路会有什么结果呢我们再想象一下机器 1 访问机器 2 的过程。一开始机器 1 并不知道机器 2 的 MAC 地址所以它需要发起一个 ARP 的广播。广播到达机器 2机器 2 会把 MAC 地址返回来看起来没有这两个交换机什么事情。但是问题来了这两个交换机还是都能够收到广播包的。交换机 A 一开始是不知道机器 2 在哪个局域网的所以它会把广播消息放到局域网二在局域网二广播的时候交换机 B 右边这个网口也是能够收到广播消息的。交换机 B 会将这个广播息信息发送到局域网一。局域网一的这个广播消息又会到达交换机 A 左边的这个接口。交换机 A 这个时候还是不知道机器 2 在哪个局域网于是将广播包又转发到局域网二。左转左转左转好像是个圈哦。每台机器都会发广播包交换机转发也会复制广播包当广播包越来越多的时候按照上一节讲过一个共享道路的算法也就是路会越来越堵最后谁也别想走。所以必须有一个方法解决环路的问题怎么破除环路呢在计算机网络中有一种协议叫 STP 它就是为解决交换机环路问题而设计的。我们知道在数据结构中有一个方法叫作最小生成树。有环的我们常称为图。将图中的环破了就生成了树。在计算机网络中生成树的算法叫作STP全称Spanning Tree Protocol。可以简单理解为通过比较权重大小从多个交换机中选举出五岳盟主的方式。为了给大家一个感性的认知可以看下图通过 STP 算法网络拓扑最终形成了类似的树结构。STP 选举过程比较复杂不是专门从事网络工程师的童鞋理解只需了解即可。交换机的安全问题和广播问题一般几千人的公司部门很多人也很多机器多了交换机也多了就算交换机比 Hub 智能一些但是还是难免有广播的问题。同时公司有一些部门是需要保密的部门比如财务部。由于在同一个广播域里面很多包都会在一个局域网里面飘啊飘碰到了一个会抓包的程序员就能抓到这些包如果没有加密就能看到这些敏感信息了。为了解决这问题我们可以使用虚拟隔离技术也就是常说的 VALN或者叫虚拟局域网。使用 VLAN一个交换机上会连属于多个局域网的机器那交换机怎么区分哪个机器属于哪个局域网呢如上图所示我们只需要在原来的二层的头上加一个 TAG里面有一个十二位的 VLAN ID。如果我们买的交换机是支持 VLAN 的当这个交换机把二层的头取下来的时候就能够识别这个 VLAN ID。这样只有相同 VLAN 的包才会互相转发不同 VLAN 的包是看不到的。这样广播问题和安全问题就都能够解决了。有人会问交换机之间怎么连接呢将两个交换机连接起来的口应该设置成什么VLAN 呢对于支持 VLAN 的交换机有一种口叫作 Trunk。它可以转发属于任何 VLAN 的口。交换机之间可以通过这种口相互连接。总结这一章先从 Hub 转发任何数据包带来的效率极低情况出发引出了交换机。交换机有一张转发表用来提高寻址的效率。接着指出交换机存在的环路问题并提出了 STP 生成树协议的解决方案。最后为了解决交换机的安全问题介绍了 VLAN 虚拟局域网技术。如果喜欢这篇文章请点个关注你的关注是我最大的动力。
